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來源：羅德與施瓦茨 簡(jiǎn)介 移動(dòng)通信技術(shù)從2G時(shí)代的GSM/EDGE發(fā)展到3G時(shí)代的WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000,再到目前的研究熱點(diǎn)LTE/LTE-A，高階調(diào)制、多載波等新技術(shù)的應(yīng)用，使得網(wǎng)絡(luò)所支持的數(shù)據(jù)速率越來越高， 與此同時(shí)信號(hào)的峰均比（PAR）也越來越大。而傳統(tǒng)的固定電源功率放大器在高峰均比、高功率情況下，工作效率很低，從而導(dǎo)致很大一部分能量浪費(fèi)了，尤其是對(duì)于終端的電池壽命影響很大。 與傳統(tǒng)的固定電源功放相比，包絡(luò)跟蹤放大器可以與射頻信號(hào)的包絡(luò)同步地改變放大器電源電壓，從而提高包絡(luò)跟蹤功放的效率。所以，更多的功放廠商開始支持包絡(luò)跟蹤技術(shù)，來減少功率消耗，比如應(yīng)用在智能手機(jī)上的功放。 典型的功放測(cè)試系統(tǒng)由一臺(tái)信號(hào)源和一臺(tái)頻譜分析儀組成，不過對(duì)于包絡(luò)跟蹤放大器測(cè)試，需要一臺(tái)額外的信號(hào)源提供包絡(luò)信號(hào)給放大器的直流調(diào)制器。羅德與施瓦茨公司的矢量信號(hào)源SMW200A，一臺(tái)儀表就可以同時(shí)提供射頻信號(hào)和包絡(luò)信號(hào)給包絡(luò)跟蹤放大器，同時(shí)配合矢量信號(hào)分析儀FSW就可以對(duì)包絡(luò)跟蹤放大器的功放效率、鄰帶泄露特性、調(diào)制特性等指標(biāo)進(jìn)行分析測(cè)量，如果加裝相應(yīng)的數(shù)字預(yù)失真選件，該套測(cè)試環(huán)境還可以對(duì)放大器進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)失真測(cè)試。 包絡(luò)跟蹤技術(shù)基礎(chǔ) 現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)制信號(hào)比如LTE/LTE-A 都有很高的峰均比，至少會(huì)有幾個(gè)dB。也就是說LTE的瞬時(shí)信號(hào)功率隨著時(shí)間的變化會(huì)有很大的變化，為了防止功放工作在飽和區(qū)域，所以需要給傳統(tǒng)的功放提供一個(gè)很高的直流電壓。這樣，當(dāng)功放工作在低輸出功率時(shí)，會(huì)造成很多能量以散熱的方式浪費(fèi)了。 包絡(luò)跟蹤技術(shù)的應(yīng)用，有效地克服了這個(gè)問題。理想的包絡(luò)跟蹤技術(shù)可以根據(jù)射頻信號(hào)的包絡(luò)，動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)給功放的供電電壓，從而使得功放的效率大大提高。以移動(dòng)終端為例，應(yīng)用了包絡(luò)跟蹤技術(shù)的功放，可以使得電池的壽命大大延長(zhǎng)。 圖1給出了傳統(tǒng)功放與包絡(luò)跟蹤放大器的基本原理差別。 
圖1：傳統(tǒng)功率放大器和包絡(luò)跟蹤放大器基本原理圖。 從圖1可以看出，對(duì)于傳統(tǒng)的功率放大器直接把基帶的IQ數(shù)據(jù)上變頻之后，以射頻形式提供給功放，同時(shí)功放需要一個(gè)恒定的直流電壓供電。但是，對(duì)于包絡(luò)跟蹤放大器，除了提供射頻信號(hào)之外，還需要把相應(yīng)基帶信號(hào)的包絡(luò)下列公式提供給直流調(diào)制器，以便提供可變的直流電壓給功放。
為了使直流調(diào)制器更有效地工作，需要把直接的包絡(luò)信息A經(jīng)過一定的賦形處理，比如線性、查找表、多項(xiàng)式、Detroughing等。同時(shí)，為了使功放能夠正常有效地工作，到達(dá)功放的射頻信號(hào)和調(diào)制直流電壓需要嚴(yán)格的時(shí)間對(duì)齊，如果兩者的時(shí)間存在一定的誤差，就會(huì)導(dǎo)致功放輸出信號(hào)的調(diào)制質(zhì)量變差。 包絡(luò)跟蹤測(cè)試方案 羅德與施瓦茨公司針對(duì)包絡(luò)跟蹤放大器提供了完整的測(cè)試方案，矢量信號(hào)源SMW200A可以提供測(cè)試所需的射頻信號(hào)和包絡(luò)信號(hào)，矢量信號(hào)分析儀FSW可以對(duì)放大器輸出的射頻信號(hào)以及直流調(diào)制器輸出的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)SMW200A和FSW可以由運(yùn)行在PC機(jī)上的測(cè)試軟件FS-K180PC進(jìn)行控制，自動(dòng)完成包絡(luò)跟蹤的測(cè)試。 SMW200A可以實(shí)時(shí)產(chǎn)生各種通信制式的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也可以加載客戶自定義的ARB文件。同時(shí)，SMW200A的IQ Analog模塊可以輸出相應(yīng)的包絡(luò)信號(hào)，并且可以適配直流調(diào)制器的電壓范圍、偏壓、增益、阻抗等特征參數(shù)。在包絡(luò)跟蹤測(cè)試過程中，還需要對(duì)包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行賦形，SMW200A支持線性、查找表、多項(xiàng)式和Detroughing等賦形方式；射頻信號(hào)和調(diào)制電壓是否同步，對(duì)包絡(luò)跟蹤的效果至關(guān)重要，SMW200A支持包絡(luò)信號(hào)和射頻信號(hào)之間可調(diào)整的時(shí)延范圍是，可以輕松滿足同步的需要。 FSW具有良好的射頻指標(biāo)，可以對(duì)放大器的頻域特性進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)可以分析各種通信標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的調(diào)制質(zhì)量（EVM、頻譜誤差等），如果加裝模擬IQ輸入選件，還可以對(duì)直流調(diào)制器輸出電壓和電流進(jìn)行測(cè)試。 FS-K180PC軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)接口控制SMW200A和FSW，來完成包絡(luò)跟蹤和數(shù)字預(yù)失真的自動(dòng)測(cè)試。該軟件可以測(cè)試常規(guī)的頻域信息，比如PA輸出信號(hào)的功率、ACLR等；測(cè)試信號(hào)的調(diào)制質(zhì)量，比如EVM、IQ Offset、IQ Imblance等；測(cè)試包絡(luò)信號(hào)和射頻信號(hào)的時(shí)域關(guān)系；同時(shí)還可以測(cè)試放大器的AM-AM，AM-PM特性，并且可以通過軟件中的“Update DPD on SMW”功能實(shí)時(shí)對(duì)SMW200A中的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字預(yù)失真補(bǔ)償，使PA工作在線性區(qū)域。 本文使用羅德與施瓦茨公司的測(cè)試設(shè)備和軟件，對(duì)實(shí)際的包絡(luò)跟蹤放大器進(jìn)行測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試連接如圖2所示：
圖2：包絡(luò)跟蹤放大器測(cè)試連接圖。 測(cè)試結(jié)果及說明 包絡(luò)跟蹤技術(shù)可以使工作在高功率輸出狀態(tài)下的放大器減少功率損耗，提高功放效率。以該測(cè)試為例，當(dāng)我們使用上行10MHz 帶寬的FDD LTE信號(hào)作為放大器的輸入，其輸出平均功率約為25dBm，此時(shí)與傳統(tǒng)的恒定電壓供電放大器相比，使用包絡(luò)跟蹤技術(shù)可以使其功放效率提高20%左右。同時(shí)，F(xiàn)S-K180PC軟件還可以對(duì)放大器的EVM、ACLR等射頻指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，也可以測(cè)試出進(jìn)放大器射頻信號(hào)與包絡(luò)電壓之間的時(shí)域關(guān)系，具體結(jié)果如圖3所示。
圖3：包絡(luò)跟蹤放大器測(cè)試結(jié)果。 從測(cè)試結(jié)果圖中可以看出，F(xiàn)S-K180PC軟件同時(shí)可以對(duì)放大器的預(yù)失真效果進(jìn)行測(cè)試和補(bǔ)償，F(xiàn)SW測(cè)試出放大器的AM-AM、AM-PM特征，會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的查找表，SMW200A支持實(shí)時(shí)的修改數(shù)字預(yù)失真查找表，無需重新生成信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真功能，通過激活該功能可以使放大器的線性截止點(diǎn)提高3個(gè)dB左右。 小結(jié) 本文介紹了羅德與施瓦茨公司針對(duì)包絡(luò)跟蹤放大器完整的測(cè)試方案，最新的矢量信號(hào)源SMW200A是業(yè)界第一臺(tái)同時(shí)支持射頻信號(hào)和包絡(luò)信號(hào)輸出的測(cè)試儀表，大大提高了測(cè)試效率，減輕了測(cè)試復(fù)雜度。同時(shí)，其分析軟件基于矢量信號(hào)分析儀FSW可以測(cè)量包絡(luò)跟蹤放大器測(cè)試所需的所有指標(biāo)，包括功放效率、射頻指標(biāo)等。 參考文獻(xiàn) [1]Rohde & Schwarz Application Note（1GP104） [2]Vector Signal Generator R&SSMU200ASpecifications [3]Spectrum Analyzer R&SFSWSpecifications [4]Steven Baker. ET101 An Introduction to Envelop Tracking for RF Amplifiers |
